城市轨道交通线路优化设计探析

张永生

摘 要：本文对城市轨道交通线路设计进行了分析和研究，对如何改善运营条件、节约能源、利于城市土地资源开发等方面提出了相应的平、纵断面优化方法，并总结了相关经验，从而为城市轨道交通线路优化设计的进一步研究提供参考和依据。

关键词：轨道交通；线路优化设计

面临城市内部交通日益拥堵的难题，城市轨道交通能够有效的解决城市拥堵难题已得到各界的公认，加快城市轨道交通发展也成为各个城市未来城市交通发展的重中之重。为了更好的发挥城市轨道交通在城市综合交通体系中的作用，必须深入研究线路的功能定位，优化轨道交通设计工作中线路的串联作用，充分发挥城市轨道交通的作用和优势。

1 轨道交通线路设计的主要任务及特点

轨道交通线路设计主要任务：根据城市轨道交通工程的功能定位，将全线车站、场段、设备系统等专业串联起来，达到各专业较优的使用功能，并最大限度降低工程难度、节约建设成本、提高辐射范围、高效拉动区域发展等。

线路专业主要特点可以概括为“点、线、面”。点：保障各车站、系统专业的有机结合；线：稳定线位、站位、敷设方式等，确定合理工程规模；面：以城市总体规划为基准，保证工程与城市发展的契合。

2 轨道交通线路设计

2.1 依据外部条件确定线、站位初步方案

依据沿线规划、管线、既有建构筑物、客流等外部条件，初步确定线、站位方案，上报规划部门及城市轨道交通主管部门等。相关政府部门通过初步线、站位方案后，进行线路平、纵断面初步方案绘制，并下发各车站、系统专业，进行各专业意见征询。

2.2 依据内部条件修正线、站位初步方案

依据各车站、系统专业反馈的意见，进行线路初步方案的修正，达到各专业认可后，下发正式线路资料。各专业依据正式线路资料开展后续工作，其中包括车站、区间、场段、行车、各设备系统、商业开发、交通接驳等相关专题设计。

2.3 进行内业设计

进行平、纵断面内业设计，其中平面设计包括线路、车站建筑、结构工法等，纵断面设计包括线路里程坡段长度、坡度、标高、沿线建构筑基础形式标注等。

3 轨道交通线路优化设计

轨道交通线路设计是一项综合性很强的工作，需要对城市总体规划、城市综合交通规划、轨道交通各专业配置、市政基础设施设置、各类建构筑形式等方面有所了解，合理权衡利弊并结合工程特点、各专业需求，确定较为合理稳定的方案。轨道交通线路选线时，一般原则是“平、顺、直”，但依据工程实际情况，多为较大区段是符合“平、顺、直”的要求，部分区段还是多种曲线结合来确保通过性。因此，线路设计过程中优化曲线半径取值及线型、合理布置线路左、右线的线间距等尤为重要，对前期施工、后期运营维护及沿线土地开发等均有所影响。

轨道交通线路一般沿城市客流主干路走行，沿线建构筑物较多，道路、管线等条件较为苛刻。在设计中应尽可能采用较为合理的曲线半径来确保线路在城区内的通过性，与此同时应考虑对沿线既有建构筑物影响、施工难度、施工风险、后期运营维护等方面。但是由于道路转弯半径远远小于轨道交通转弯半径，因此在城市轨道交通线路设计时，经常采用小半径曲线来拟合既有道路，减小对沿线影响。采用小半径曲线一方面增加施工难度及风险，另一方面在后期运营中轮轨磨耗大，运营维护费用高，还产生噪声、振动等影响。因此，在线路设计初期应该优化平面半径取值，降低施工期间难度及风险、便于后期运营维护。

城市快速发展的同时，土地资源与发展的矛盾也日益突出。轨道交通工程在选线时，应本着节约土地资源的原则，合理布置平面、减小占地面积，便于城市地下空间的利用和后期开发。在线路设计中，应结合具体车站、主变电所、区间风井、场段等实际条件，优化线路平、纵断面，降低占地面积。线路设计一般采用合理线间距，依据实际工法选择合理的线间距，缩小区间占地面积。左、右线采用同心圆设计，减小区间线间距的同时，缩短曲线上联络通道长度，减小占地面积并降低施工风险及难度。左、右线同起同落区间纵断面等方式来减小区间对地下空间的占用，便于其他项目与本工程的上下穿行，进而提高沿线地下空间的开发及利用，以及为远期轨道交通项目预留合理可实施的穿行空间。

轨道交通工程运营能耗较大且为百年工程，本着节约能源的原则，应从线路条件进行优化。线路条件影响到后期运营的电能消耗、轮轨磨耗等，线路优化主要包括平、纵断面曲线优化，车站站位合理分布、纵断面坡型组合选择等方面。平面曲线优化主要由半径取值进行。在工程条件允许的情况下尽可能采用大半径曲线，避免区间限速的同时降低轮轨磨耗。一般来说在区间中部尽可能采用不限速的曲线半径取值，一方面促使列车惰行区段加长，降低牵引动力供电能耗；另一方面保证列车的旅行速度，进而保证运营效率，降低轮轨磨耗。车站站位合理分布主要从城市总体规划、沿线客流预测、服务辐射范围、施工场地条件等多个方面进行站位优化，区间过长或过短均对能耗有较大的影响。在工程设计初期，应针对工程实际条件、客流需求等进行深入研究同时，进行多专业的综合讨论分析，从而确定较为合理的线、站位方案。纵断面坡型组合优化主要是采用动力坡设计，采用“V”、“W”的动力坡，有效的将动能与势能相互转换以达到节能的目的。一般来说，无区间风井的区间采用“V”坡，有区间风井的区间采用“W”坡，并在车站端头采用大坡度、区间内惰行区段采用长大缓坡来设计。

4 线路设计启示

4.1 城市轨道交通设计为建设服务，建设为运营服务，建设为旅客服务。城市轨道交通工程为百年工程，本着便于运营的目的，要严格控制线路设计中平纵断面设计参数取值，尽可能采用不限速或轮轨磨耗较小的线型，保证全线旅行速度、降低运营成本。

4.2 线路设计是一项综合性较强的工作，其中与行车、限界、建筑、结构、供电、给排水、通信、信号等多个专业有所交集。在设计工作中，要结合各专业需求，确保方案的经济性、合理性、可实施性。

4.3 线路设计在前期线站、位方案稳定过程中，应遵循城市总体规划、城市综合交通规划、线网规划、建设规划中的宏观线、站位方案，并结合现场实际条件、各专业可实施性等因素确定可行性较高的方案。另外，还需要与城市规划及土地部门及时沟通，确保方案的稳定可行。

4.4 線路设计进入内业设计时，应注重保证各系统专业的使用功能，从而对全线提供一个良好的行车条件。

结束语

城市轨道交通线路设计具有“点、线、面”的特点，对轨道工程的前瞻性、实施性、功能性、经济性等方面均有较大影响。因此，在城市轨道交通线路设计过程中，应结合工程实际条件进行综合分析、研究，进而确定合理的线路平纵断面方案，确保轨道交通事业的可持续发展。

参考文献

[1]地铁设计规范[GB50157-2013]北京：中国建筑工业出版社，2013.

[2]城市轨道交通可持续发展研究及示范工程[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.endprint